Пока статистическая значимость этих результатов недостаточно велика – около 95%, однако ученые надеются получить более достоверные данные после перезапуска Большого адронного коллайдера в мае 2021 года.
ТАСС, 24 июля. Физики получили первые свидетельства того, что бозоны Хиггса могут распадаться на пары мюонов – тяжелых частиц, по свойствам похожих на электроны. Результаты их работы опубликовала электронная научная библиотеке arXiv.
"Мы искали эти распады, проанализировав весь набор данных, которые детектор ATLAS собирал во время второго цикла работы Большого адронного коллайдера с апреля 2015 по декабрь 2018 года. Эти данные указали на небольшой пик в количестве мюонов, которые порождают частицы массой в 125 гигаэлектронвольт (ГэВ)", – пишут ученые.
Большой адронный коллайдер (БАК) решил свою главную задачу – поиск бозона Хиггса – еще в рамках первого цикла работы, который завершился в феврале 2013 года. Так ученые называют особую частицу массой в 125 ГэВ, которая отвечает за массу всех объектов во Вселенной. Следы распадов бозона Хиггса ученые нашли в парах фотонов и двух других бозонов, которые отвечают за перенос слабых и электромагнитных взаимодействий.
На этом изучение свойств бозона Хиггса не завершилось. Существует как минимум восемь других вариантов распада этой частицы, некоторые из которых (к примеру, его превращение в пары b-кварков), предположительно, происходят значительно чаще, чем распад бозона Хиггса на фотоны или W-бозоны. Их поиски и изучение осложняет то, что схожим образом распадаются и другие частицы. Это мешает ученым увидеть четкий сигнал, связанный с бозоном Хиггса.
Решить эту проблему можно, если накопить достаточное большое количество данных по столкновениям и распадам частиц. Благодаря этому можно отделить следы распадов бозона Хиггса от других событий, опираясь на различия в энергии, углах разлета и других свойствах. К примеру, в августе 2018 года физики из проектов ATLAS и CMS доказали, что бозон Хиггса распадается на пары b-кварков.
Недавно участники проекта ATLAS, в котором работают и физики из ведущих научных центров России, получили первые намеки на то, что БАК сможет обнаружить еще один тип распада бозона Хиггса. В этом случае частица превращается в пары мюонов – тяжелых аналогов электронов.
Эти распады, как отмечают ученые, происходят еще реже, чем пять уже известных и изученных вариантов. Поэтому даже в том огромном наборе данных, которые БАК получил за почти три года непрерывной работы, искать их довольно трудно. Кроме того, в том диапазоне масс, который связан с бозоном Хиггса, пары мюонов могут возникать 20 разными способами. Это сделало анализ собранных данных еще сложнее.
Сигнал, связанный с распадами бозонов Хиггса, ученые "извлекли", детально просчитав все два десятка вариантов появления пар мюонов и сопоставив результаты теоретических расчетов с данными ATLAS. Благодаря этому физики заметили достаточно четкий, но пока небольшой избыток в количестве пар мюонов, которые возникают в результате распадами частиц с массой как у бозона Хиггса.
Пока уровень статистической значимости этих замеров (95%), как отмечают ученые, не дотягивает до полностью достоверного (99,99995%). Однако они рассчитывают быстро получить недостающие данные после того, как БАК перезапустится в мае 2021 года.
Новый цикл работы коллайдера, как ожидают ученые, поможет им открыть еще один тип распадов бозона Хиггса, в рамках которого он превращается в пару из Z-бозона и фотона. Открыть еще более редкие события, связанные с превращением этой частицы в пары c-кварков, можно будет только после постройки так называемой "фабрики бозонов Хиггса", заключают физики. Ее сооружение недавно стало главным приоритетом для CERN.